以InputStream為中心的Java文件讀取

一、什麼是InputStream

InputStream是Java中一個抽象類，它是所有字節輸入流的父類。它提供了一種方法來讀取字節流並從中提取數據。

通常情況下，我們讀取文件都使用InputStream，因為文件是以字節為單位組織的。如果我們需要讀取網絡傳輸或者其他非文件相關的字節流，也可以使用InputStream。

需要注意的是，InputStream並不是線程安全的，在多線程環境下需要使用同步機制。

二、簡單示例

File file = new File("test.txt");
InputStream is = new FileInputStream(file);
int data = is.read();
while(data != -1){
    //處理讀取到的數據
    process(data);
    data = is.read();
}
is.close();

以上示例演示了如何使用InputStream讀取文件內容。我們首先通過FileInputStream創建一個輸入流is，然後反覆調用is.read()方法以讀取文件中的每個字節。當is.read()方法返回-1時，就說明文件已經讀完。最後我們需要關閉流。

三、BufferedInputStream

InputStream的一個問題是，每次調用read()方法時，都會從磁盤讀取一個字節，這個過程非常耗時。為了提高性能，我們可以使用BufferedInputStream。BufferedInputStream是一個帶緩衝區的InputStream，它通過一次性從磁盤讀取一定數量的字節來提高效率。

File file = new File("test.txt");
InputStream is = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
int data = is.read();
while(data != -1){
    //處理讀取到的數據
    process(data);
    data = is.read();
}
is.close();

以上代碼演示了如何使用BufferedInputStream讀取文件內容。實際上，我們只需要在創建InputStream時，將FileInputStream包裝成BufferedInputStream即可。這個過程稱之為“裝飾器模式”。

四、DataInputStream

InputStream只能讀取字節流，但有時我們需要從流中讀取其他類型的數據，例如整數、浮點數或布爾值。這時，我們可以使用DataInputStream。

File file = new File("test.txt");
InputStream is = new FileInputStream(file);
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
while(dis.available() > 0){
    //讀取數據並處理
    int n = dis.readInt();
    process(n);
}
dis.close();

以上代碼演示了如何使用DataInputStream讀取整數。我們首先創建一個FileInputStream，然後將它包裝成DataInputStream。在讀取整數時，我們需要調用readInt()方法。需要注意的是，DataInputStream也不是線程安全的。

五、內存映射文件

InputStream讀取大文件時，會佔用大量的內存，不方便操作。為此，Java提供了一種基於內存映射文件的方式來讀取文件。內存映射文件會將文件直接映射到內存中，可以像讀取普通數組一樣讀取。

File file = new File("test.txt");
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "r");
FileChannel fc = raf.getChannel();
MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, file.length());
while(mbb.hasRemaining()){
    //逐個讀取字符
    char ch = (char)mbb.get();
    process(ch);
}

以上代碼演示了如何使用內存映射文件來讀取文件內容。我們首先通過RandomAccessFile創建一個FileChannel，然後調用map()方法將文件映射到一個MappedByteBuffer中。最後，我們可以通過逐個讀取字節的方式來讀取文件內容。

六、小結

本文介紹了Java中以InputStream為中心的文件讀取方式。我們首先學習了InputStream的基本用法，然後介紹了如何使用BufferedInputStream和DataInputStream來提高效率和讀取其他類型的數據。最後，我們介紹了如何使用內存映射文件來讀取大文件。